Estudo da remoção de corantes em fase líquida utilizando polímeros de coordenação como materiais adsorventes

Silva, Talita Valverde Ferreira da

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Tipo:	Dissertação
Título:	Estudo da remoção de corantes em fase líquida utilizando polímeros de coordenação como materiais adsorventes
Autor(es):	Silva, Talita Valverde Ferreira da
Primeiro Orientador:	Corrêa, Charlane Cimini
Co-orientador:	Oliveira, Marcone Augusto Leal de
Membro da banca:	Izumi, Celly Mieko Shinohara
Membro da banca:	Silva, Gonzalo Guillermo Vísbal
Resumo:	No presente trabalho, foram realizados a síntese de duas redes metalorgânicas (MOFs), sendo elas a MOF-808 (Zr), sintetizada a partir do ligante ácido trimésico e do sal metálico cloreto de zircônico (IV) e da MOF MIL-101 (Cr)obtida a partir do ligante ácido tereftálico e do sal metálico nitrato de cromo (III). As duas MOFs foram caracterizadas quimicamente por difração de raios X por policristais (DRXP), espectroscopia vibracional na região do infravermelho (IV), análise elementar de carbono, hidrogênio e nitrogênio (CHN), análise térmica (TG) e análise de adsorção de nitrogênio (BET). As MOFs devidamente caracterizadas foram utilizadas como materiais adsorventes para a realização de estudo de adsorção de dois corantes: o Sunset Yellow (SY) e o Cristal Violeta (CV). Para a otimização do processo de adsorção de dois corantes utilizando as MOFs sintetizadas, três variáveis ou fatores, a saber, o pH, a temperatura e a massa de adsorvente, foram considerados no planejamento fatorial fracionário especial do tipo 33 Box Behnken Design (BBD). As condições otimizadas de adsorção para o corante SY foram: pH 6, massa de MOF 18 mg e temperatura 25 °C para a MOF-808 (Zr) e pH 6,5, massa de MOF 10 mg e temperatura 25 °C ao se utilizar a MOF-MIL-101 (Cr). Enquanto para o cristal violeta as condições foram pH 7, massa de MOF 35 mg e temperatura 45 °C para ambas as MOFs. Após o processo de otimização, foi realizado para o corante SY combinado com as MOFs caracterizadas, um estudo de cinética para avaliar qual é o modelo cinético de adsorção, assim verificou-se que a etapa limitante do processo de adsorção do SY é a quimissorção. Além disso, foi realizado um estudo qualitativo para avaliar a seletividade das MOFs, que ao se mesclar as duas soluções de corante, SY e CV, pôde-se observar que as MOFs apresentaram preferência na adsorção do corante SY. E por fim, foi realizado um teste com uma amostra de água residual proveniente de uma indústria têxtil localizada na Zona da Mata Mineira para avaliar a potencialidade das MOFs como materiais adsorventes de corantes oriundos de uma matriz aquosa real. Pela análise dos resultados pôde-se verificar a ocorrência de adsorção dos corantes da água residual, realizada sem nenhum tratamento prévio da amostra, indicando que essas MOFs são candidatas a potenciais adsorventes de corantes.
Abstract:	The present study, the synthesis of coordination polymers was realized using the ligand 4,4’- oxybis(benzoic acid) (H2OBA), and two metal-organic frameworks (MOFs), namely MOF808 (Zr) synthesized from the ligand trimesic acid and the metal salt zirconium(IV) chloride, and MIL-101 (Cr)synthesized from the ligand terephthalic acid and the metal salt chromium (III) nitrate. Both MOFs were chemically characterized using powder X-ray diffraction (PXRD), infrared vibrational spectroscopy (IR), elemental analysis for carbon, hydrogen, and nitrogen (CHN), thermal analysis (TG), and nitrogen adsorption analysis (BET). The properly characterized MOFs were employed as adsorbent materials for the adsorption study of two dyes: Sunset Yellow (SY) and Crystal Violet (CV). To optimize the adsorption process of the two dyes using the synthesized MOFs, three variables or factors, namely pH, temperature, and adsorbent mass, were considered in the fractional factorial design of the 3³ Box Behnken Design (BBD). The optimized adsorption conditions for SY were pH 6, MOF-808 (Zr) mass of 18 mg, and temperature of 25 °C, while for MOF-MIL-101 (Cr), the conditions were pH 6.5, MOF mass of 10 mg, and temperature of 25 °C. For Crystal Violet, the optimized conditions were pH 7, MOF mass of 35 mg, and temperature of 45 °C for both MOFs. After the optimization process, a kinetic study was realized for SY combined with the characterized MOFs to evaluate the adsorption kinetic model. The results indicated that chemisorption is the rate-limiting step in the adsorption process for SY. Additionally, a qualitative study was carried out to assess the MOFs' selectivity. When combining solutions of SY and CV, it was observed that the MOFs exhibited a preference for adsorbing SY. Finally, a test was conducted using a sample of wastewater from a textile industry located in the Zona da Mata Mineira to assess the potential of MOFs as adsorbent materials for dyes in a real aqueous matrix. The analysis of the results confirmed the occurrence of adsorption of dyes from the untreated wastewater sample, suggesting that these MOFs are promising candidates as adsorbents for dyes.
Palavras-chave:	MOF-808 (Zr) MIL-101 (Cr) Adsorção Box-benken-design Estudo de cinética Adsorption Box behnken design Kinetic study
CNPq:	CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma:	por
País:	Brasil
Editor:	Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla da Instituição:	UFJF
Departamento:	ICE – Instituto de Ciências Exatas
Programa:	Programa de Pós-graduação em Química
Tipo de Acesso:	Acesso Aberto Attribution-ShareAlike 3.0 Brazil
Licenças Creative Commons:	http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/
URI:	https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/17919
Data do documento:	23-Fev-2024
Aparece nas coleções:	Mestrado em Química (Dissertações)

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